Caspase-3的調(diào)控因素及其對(duì)宰后肌肉嫩化影響的研究進(jìn)展

摘 要：細(xì)胞凋亡是細(xì)胞自我破壞的程序性死亡過(guò)程，是動(dòng)物宰后早期肌肉細(xì)胞必須經(jīng)歷的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，凋亡與宰后肌肉嫩化或軟化過(guò)程具有高度相關(guān)性，其關(guān)鍵執(zhí)行蛋白酶Caspase-3通過(guò)線粒體凋亡途徑在肉嫩化過(guò)程中起到重要作用。Caspase-3的激活導(dǎo)致關(guān)鍵蛋白質(zhì)的降解，從而使肌肉纖維結(jié)構(gòu)松散，增加肉的嫩度。因此，本文從2 個(gè)方面對(duì)Caspase-3與肉類(lèi)品質(zhì)存在的關(guān)聯(lián)機(jī)制進(jìn)行論述：一方面是Caspase-3的活性調(diào)控機(jī)理；另一方面是Caspase-3參與關(guān)鍵肌原纖維蛋白降解的過(guò)程。通過(guò)總結(jié)由線粒體凋亡途徑激活的Caspase-3對(duì)肉類(lèi)品質(zhì)的影響，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)肉類(lèi)品質(zhì)的精確控制。

關(guān)鍵詞：Caspase-3；線粒體凋亡；宰后嫩化；調(diào)控因素；凋亡因子

Research Progress on the Regulatory Factors of Caspase-3 and Its Impact on Postmortem Muscle Tenderization

WU Jiaqi， XIONG Xin， LUO Yongkang*

（College of Food Science and Nutritional Engineering， China Agricultural University， Beijing 100083， China）

Abstract： Apoptosis， or programmed cell death， is the process of cellular self-destruction， which muscle cells must undergo early after animal slaughter. Studies have found that apoptosis is highly correlated with the process of muscle tenderization or softening postmortem. The key executioner protease， caspase-3， plays an important role in meat tenderization through the mitochondrial apoptosis pathway. Activation of caspase-3 leads to the degradation of key proteins， thereby loosening muscle fiber structure and increasing meat tenderness. This paper discusses the mechanisms of the association between caspase-3 and meat quality from two aspects： the regulatory mechanisms of caspase-3 activity， and the involvement of caspase-3 in the degradation process of myofibrillar proteins. It also summarizes the impact of activation of caspase-3 by the mitochondrial apoptosis pathway on meat quality， aiming to help achieve precise control over meat quality.

Keywords： caspase-3; mitochondrial apoptosis; postmortem tenderization; regulatory factors; apoptotic factors

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240702-170

中圖分類(lèi)號(hào)：TS251.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-8123（2024）10-0059-07

引文格式：吳佳琪， 熊欣， 羅永康. Caspase-3的調(diào)控因素及其對(duì)宰后肌肉嫩化影響的研究進(jìn)展[J]. 肉類(lèi)研究， 2024， 38（10）： 59-65. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240702-170. http：//www.rlyj.net.cn

WU Jiaqi， XIONG Xin， LUO Yongkang. Research progress on the regulatory factors of caspase-3 and its impact on postmortem muscle tenderization[J]. Meat Research， 2024， 38（10）： 59-65. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240702-170. http：//www.rlyj.net.cn

我國(guó)肉類(lèi)資源豐富、品種多樣，是動(dòng)物蛋白的重要來(lái)源，同時(shí)提供鐵、硒、VA、VB12和葉酸等重要微量營(yíng)養(yǎng)素[1]。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)肉品品質(zhì)的需求不斷增加。在眾多評(píng)價(jià)指標(biāo)中，消費(fèi)者對(duì)肉類(lèi)（尤其是禽畜類(lèi)產(chǎn)品）的嫩度、多汁性、風(fēng)味和整體適口性最為關(guān)注。其中，嫩度被認(rèn)為是最重要的，直接影響消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)意愿[2]。

肉的嫩度與動(dòng)物在宰后貯藏過(guò)程中關(guān)鍵細(xì)胞骨架蛋白如肌間線蛋白、肌鈣蛋白-T、伴肌動(dòng)蛋白和肌聯(lián)蛋白的完整程度密切相關(guān)[3]。這些蛋白質(zhì)在維持肌肉纖維結(jié)構(gòu)和肌肉收縮功能中起著至關(guān)重要的作用，在宰后貯藏過(guò)程中，這些關(guān)鍵蛋白質(zhì)部分降解，導(dǎo)致肌肉纖維松散，肉質(zhì)變得嫩滑[4]。

在肉類(lèi)的貯藏過(guò)程中，蛋白質(zhì)的完整程度主要涉及到復(fù)雜的多酶過(guò)程。研究人員認(rèn)為與肉類(lèi)嫩度相關(guān)的蛋白水解酶系統(tǒng)主要有4 種：鈣蛋白酶、組織蛋白酶、蛋白酶體和Caspase[5]。Sentandreu等[6]提出Caspase可能在肉的嫩化過(guò)程中存在潛在貢獻(xiàn)。細(xì)胞凋亡主要以?xún)?nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)途徑、線粒體凋亡途徑和死亡受體途徑這3 種途徑發(fā)生[7]。由于宰后初期細(xì)胞處于缺血缺氧狀態(tài)，細(xì)胞能量代謝受阻，乳酸堆積，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)環(huán)境酸化。酸化和鈣離子內(nèi)流增加引起線粒體功能受損，產(chǎn)生過(guò)量活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS），進(jìn)一步破壞細(xì)胞膜的完整性，這些變化共同作用，符合觸發(fā)線粒體途徑誘導(dǎo)肌肉細(xì)胞凋亡的條件[8]。因此在肉制品領(lǐng)域，線粒體凋亡途徑對(duì)蛋白分解的作用被廣泛關(guān)注。線粒體凋亡途徑在宰后肌肉轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)揮重要作用。凋亡途徑激活Caspase-3，這種酶被認(rèn)為是細(xì)胞凋亡的主要執(zhí)行者，通過(guò)切割多種細(xì)胞骨架和結(jié)構(gòu)蛋白，導(dǎo)致肌肉細(xì)胞的程序性死亡和分解[9]。

盡管Caspase-3在細(xì)胞凋亡中的作用已被廣泛研究，但其在肉嫩化過(guò)程中的具體作用機(jī)制仍存在爭(zhēng)議。一些研究[10]表明，Caspase-3通過(guò)切割肌間線蛋白、肌鈣蛋白-T等關(guān)鍵蛋白質(zhì)，導(dǎo)致肌肉纖維結(jié)構(gòu)松散，從而增加肉的嫩度。然而有研究人員[11]認(rèn)為，Caspase-3并不能直接作用于宰后肉類(lèi)的肌原纖維蛋白。因此Caspase-3活性的具體調(diào)控機(jī)制及其在不同肉類(lèi)中的作用差異尚需進(jìn)一步探討。本文闡述線粒體凋亡通路在宰后肉嫩化中的作用機(jī)理，綜述并分析宰后肌肉中Caspase-3活性的影響因素及其對(duì)蛋白質(zhì)的降解。通過(guò)蛋白質(zhì)水解途徑及影響肉嫩度相關(guān)機(jī)制的視角，總結(jié)Caspase-3在宰后肌肉中的重要作用，以更好地理解和控制肉品品質(zhì)。

1 線粒體凋亡通路

細(xì)胞凋亡是組織程序化的細(xì)胞死亡，其特征是細(xì)胞收縮、線粒體去極化、細(xì)胞核形狀改變、染色質(zhì)凝聚、DNA片段化及細(xì)胞骨架蛋白的廣泛降解[12]。與細(xì)胞壞死不同的是，質(zhì)膜在凋亡過(guò)程中沒(méi)有被完全破壞，可防止細(xì)胞成分放電，從而避免對(duì)鄰近細(xì)胞造成損傷[13]。

在Caspase介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中，有3 個(gè)主要的激活途徑：Caspase-12介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)途徑、細(xì)胞色素c（cytochrome c，Cyt-c）釋放和Caspase-3激活相關(guān)的線粒體凋亡途徑（內(nèi)源性）及Caspase-8、Caspase-10介導(dǎo)的死亡受體途徑（外源性）[14]。其中線粒體凋亡途徑被認(rèn)為是一種經(jīng)典的凋亡途徑，并且在死后骨骼肌細(xì)胞中最為常見(jiàn)[15]。

線粒體凋亡途徑是一個(gè)協(xié)調(diào)、復(fù)雜且依賴(lài)于能量的過(guò)程（圖1）。線粒體包括基質(zhì)（內(nèi)膜以?xún)?nèi)）和膜間隙（內(nèi)膜與外膜之間）2 個(gè)區(qū)域，在線粒體凋亡途徑中，線粒體受到內(nèi)部凋亡信號(hào)的影響，改變了線粒體外膜的通透性，線粒體膜通透性過(guò)渡孔（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）打開(kāi)，釋放處于膜間隙中的凋亡因子Cyt-c。當(dāng)Cyt-c被釋放到細(xì)胞質(zhì)中就會(huì)與凋亡蛋白激活因子-1（apoptotic protease activating factor-1，Apaf-1）和dATP結(jié)合，誘導(dǎo)形成寡聚復(fù)合物，該復(fù)合物招募Caspase-9酶原，并切割活化。被激活的Caspase-9進(jìn)一步激活下游的凋亡效應(yīng)酶Caspase-3，啟動(dòng)凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)[16]。

所有Caspase均具有高度保守的結(jié)構(gòu)，其中Caspase-3酶原是線粒體凋亡途徑中的關(guān)鍵酶原，具有1 個(gè)穩(wěn)定的二聚體結(jié)構(gòu)，它由1 個(gè)N端前結(jié)構(gòu)域、1 個(gè)大亞基和1 個(gè)小亞基組成[17]。Caspase-3酶原必須通過(guò)啟動(dòng)Caspase裂解連接單元，分離其催化結(jié)構(gòu)域的大亞基和小亞基，從而去除前結(jié)構(gòu)域來(lái)激活[18]。Du Jie等[19]報(bào)道，在大鼠骨骼肌中，Caspase-3以其無(wú)活性的酶原（42 kDa）形式存在，激活后被切割成特征性的14 kDa活性片段參與蛋白水解。也有研究[20]報(bào)道稱(chēng)，在宰后牛最長(zhǎng)肌中，35 kDa的Caspase-3酶原被切割成2 個(gè)活性片段（17～23 kDa）。豬骨骼肌中Caspasre-3酶原為32 kDa，激活后產(chǎn)生17～20 kDa和11 kDa的活性片段[21]?；钚訡aspase-3可通過(guò)水解特定底物蛋白在肉的嫩化中發(fā)揮作用。

2 調(diào)控Caspase-3的因素

2.1 細(xì)胞內(nèi)環(huán)境因素

動(dòng)物骨骼肌細(xì)胞中Caspase-3的激活依賴(lài)于細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的條件。動(dòng)物死后呼吸和血液循環(huán)停止，供給肌肉的氧氣中斷，細(xì)胞內(nèi)的有氧呼吸轉(zhuǎn)化為厭氧糖酵解[22]。在缺氧條件的誘導(dǎo)下，糖酵解代謝開(kāi)啟，使葡萄糖和ATP水平下降，乳酸水平增加，導(dǎo)致pH值降低[23]。有研究[24]

表明，細(xì)胞質(zhì)酸化是線粒體凋亡途徑中調(diào)控Caspase-3活化的早期事件。李文東等[25]對(duì)牦牛背最長(zhǎng)肌進(jìn)行快速冷凍處理，發(fā)現(xiàn)牦牛肉pH值的下降速率減緩，導(dǎo)致Caspase-3在宰后前期的活力被抑制。Ma Jibing等[26]報(bào)道，死后公牛胸最長(zhǎng)肌pH值的快速下降增強(qiáng)了Caspase-3的激活和線粒體細(xì)胞凋亡。因此，動(dòng)物宰后肉中pH值的快速下降可能會(huì)導(dǎo)致線粒體的完整度下降，對(duì)Caspase-3的激活產(chǎn)生一定的影響。

由于死后肌肉細(xì)胞中ATP的供應(yīng)減少和pH值的下降，正常的氧化還原系統(tǒng)被打破，抗氧化酶活性下降，導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生和積累。線粒體既是細(xì)胞中ROS的主要來(lái)源，又是ROS的主要靶點(diǎn)。線粒體活性氧的過(guò)量積累會(huì)對(duì)線粒體凋亡產(chǎn)生影響[27]。同時(shí)ROS可以攻擊線粒體膜上的多不飽和脂肪酸，產(chǎn)生丙二醛等脂質(zhì)過(guò)氧化物，導(dǎo)致線粒體腫脹和破壞，受損的線粒體惡性循環(huán)，產(chǎn)生更多的ROS，進(jìn)而介導(dǎo)線粒體凋亡途徑的發(fā)生[15]。Ding Zhenjiang等[28]在H2O2處理的牛肌肉（胸最長(zhǎng)?。┲袡z測(cè)到比未處理組更多的17 kDa Caspase-3活性片段，表明ROS誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激可以增加Caspase-3的活性。

雖然ROS不直接影響MPTP的形成，但ROS誘導(dǎo)的線粒體氧化應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中的鈣離子流入線粒體增加，鈣水平升高可導(dǎo)致線粒體膨脹和鈣離子超載，鈣離子的超載也進(jìn)一步促進(jìn)ROS的產(chǎn)生，兩者共同作用導(dǎo)致MPTP的開(kāi)放和線粒體膜電位的去極化[29]。Huang Feng等[16]在用鈣離子處理的牛骨骼肌中檢測(cè)到Caspase-3酶原水平的顯著下降和Cyt-c水平的顯著上升，表明鈣離子的增加促進(jìn)了MPTP的開(kāi)放，使Cyt-c被釋放，激活Caspase凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

2.2 凋亡因子

眾多研究表明細(xì)胞內(nèi)環(huán)境因素的改變（如ATP水平、pH值、ROS和鈣離子等的變化）對(duì)MPTP的開(kāi)放和線粒體膜電位去極化的調(diào)控產(chǎn)生影響，線粒體功能障礙是細(xì)胞凋亡的前兆。除了內(nèi)環(huán)境的影響外，一些凋亡因子在細(xì)胞凋亡過(guò)程中發(fā)揮的重要作用也受到廣泛關(guān)注。

普遍認(rèn)為Cyt-c從線粒體釋放到細(xì)胞質(zhì)中的過(guò)程是啟動(dòng)Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)的第1步，也是決定性步驟。Cyt-c進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，和dATP、Apaf-1結(jié)合形成凋亡小體，可以激活Caspase-9酶原，隨后啟動(dòng)Caspase凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)。關(guān)于Cyt-c釋放，目前普遍認(rèn)為MPTP的打開(kāi)、線粒體膜電位的去極化為Cyt-c的釋放提供了優(yōu)良的通道[30]。

Cyt-c的釋放和線粒體膜電位由B淋巴細(xì)胞瘤-2（B-cell lymphoma 2，Bcl-2）家族蛋白控制，Bcl-2家族蛋白可以將凋亡刺激和線粒體膜通透性偶聯(lián)，控制線粒體膜間隙中蛋白的釋放，以啟動(dòng)Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)[31]。Bcl-2家族是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，由至少18 個(gè)成員組成，可分為3 部分：抗凋亡成員（Bcl-xl和Bcl-2等）、促凋亡成員（Bax和Bak等）和BH3亞家族蛋白（BIM和BID等），它們與其他蛋白共同作用，維持細(xì)胞死亡與存活之間的動(dòng)態(tài)平衡[32]。Bcl-2家族蛋白的相互作用及其在細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)中相反的活性構(gòu)成“變阻器”模型，如果促凋亡的Bax和Bak的數(shù)量超過(guò)抗凋亡的Bcl-2數(shù)量，就會(huì)使細(xì)胞發(fā)生凋亡[33]。Xiang Xiaomei等[34]研究發(fā)現(xiàn)，雞胸肉中Bax的水平和Bax/Bcl-2比值隨宰后時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加。因此Bax/Bcl-2比值是評(píng)價(jià)Cyt-c釋放到細(xì)胞質(zhì)中的速率及細(xì)胞是否處于凋亡狀態(tài)的主要指標(biāo)。

2.3 小熱休克蛋白（small heat shock proteins，sHSPs）

在遭受高溫、缺氧、缺血、氧化、重金屬鹽等脅迫刺激后，生物體會(huì)快速產(chǎn)生具有高度保守性的一類(lèi)非特異性細(xì)胞蛋白，即熱休克蛋白（heat shock proteins，HSPs），Snoeckx等[35]根據(jù)氨基酸序列的同源性、分子質(zhì)量和功能的不同將HSPs分為6 個(gè)主要家族，即HSP100、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40和sHSPs家族（12～43 kD）。sHSPs屬于HSPs家族中的第6類(lèi)，主要包括HSP27、HSP20和αB-晶體蛋白。

可以引起細(xì)胞凋亡的應(yīng)激刺激都會(huì)誘導(dǎo)sHSPs的表達(dá)。sHSPs是一種細(xì)胞凋亡負(fù)調(diào)節(jié)因子，可以在細(xì)胞凋亡過(guò)程中保護(hù)一些結(jié)構(gòu)蛋白（如肌間線蛋白、肌聯(lián)蛋白和肌鈣蛋白-T）不被降解[36]。在檢測(cè)到的sHSPs中，HSP27、HSP20和αB-晶體蛋白在骨骼肌中的表達(dá)量最高[37]。

并且Picard等[38]發(fā)現(xiàn)，在一些特殊牛品種中，HSP27和αB-晶體蛋白與牛肉的嫩度呈正相關(guān)。它們是肌原纖維蛋白降解和肉嫩度變化的關(guān)鍵標(biāo)志物。

有許多研究證明，HSP27是最有可能參與肉嫩化的HSPs。例如，丁振江[39]研究表明，外源性HSP27可以抑制Caspase-3在體外降解肌原纖維蛋白。同樣，在體內(nèi)HSP27也能與Caspase-3相互作用，從而降低Caspase-3的活性[28]。這與Ma Danyi等[40]的觀點(diǎn)一致，他們?cè)谠缀笈Ｑ蠹≈型瑫r(shí)發(fā)現(xiàn)HSP27被較少降解和Caspase-3被較少切割活化，表明HSP27被修飾可能抑制Caspase-3的激活，從而影響細(xì)胞凋亡途徑。此外，Balan等[41]報(bào)道，公牛腰部肉中肌間線蛋白和肌鈣蛋白-T的降解程度與HSP27和HSP20降解程度之間存在高度相關(guān)性。與之研究結(jié)果一致，Li Zheng等[42]報(bào)道，在綿羊胸最長(zhǎng)肌中添加磷酸酶抑制劑能夠抑制HSP27的降解，對(duì)某些肌原纖維蛋白的降解和肉的嫩度產(chǎn)生負(fù)面影響。

αB-晶體蛋白是sHSPs家族的重要成員，可以保護(hù)細(xì)胞骨架蛋白免受各種應(yīng)激因素的影響、防止蛋白質(zhì)變性、抑制細(xì)胞凋亡、影響肉的嫩度[37]。在細(xì)胞凋亡過(guò)程中，αB-晶體蛋白可以抑制Caspase-3的激活，從而減少肌原纖維蛋白的水解[43]。在宰后45 min，Warner-Bratzler剪切力（Warner-Bratzler shear force，WBSF）較低的牛肉中αB-晶體蛋白的表達(dá)水平較低[44]，這與目前的研究結(jié)果一致。其機(jī)制可能是αB-晶體蛋白和HSP27參與調(diào)節(jié)中間細(xì)絲與其他細(xì)胞蛋白的相互作用，并防止增加肉嫩度的蛋白質(zhì)聚集[37]。

2.4 鈣蛋白酶

鈣蛋白酶已被廣泛報(bào)道可以水解肌原纖維蛋白，最近的研究報(bào)道了肌原纖維蛋白中的肌間線蛋白、伴肌球蛋白和肌鈣蛋白-T等蛋白質(zhì)均是鈣蛋白酶與肉嫩度高度相關(guān)的底物[45]。其中肉嫩度改善主要?dú)w因于鈣蛋白酶系統(tǒng)中的鈣蛋白酶-1。鈣蛋白酶-1的鈣激活閾值較低，在充足的鈣離子存在條件下，鈣蛋白酶-1被激活而迅速自溶，80 kDa亞基被自溶為更活躍的76 kDa形式，可引起肉嫩度約70%的差異[5]。即使鈣蛋白酶對(duì)宰后肉嫩化的貢獻(xiàn)很大，但也不能完全解釋宰后細(xì)胞骨架蛋白降解的規(guī)律，肉的嫩化是多種酶作用的結(jié)果。

先前的報(bào)道顯示鈣蛋白酶與Caspase-3之間存在相互作用。通過(guò)細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)劑及低頻高強(qiáng)度超聲提高雞肉中Caspase-3的活性，導(dǎo)致鈣蛋白酶的特異性抑制劑強(qiáng)度降低，進(jìn)而上調(diào)鈣蛋白酶的活性并在肉嫩化過(guò)程中起到促進(jìn)作用[46]。Ma Yunhao等[47]證明鈣蛋白酶可以通過(guò)激活促凋亡蛋白Bax增大線粒體膜通透性并觸發(fā)Caspase凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)。此外，Huang Feng等[48]指出，鈣蛋白酶的直接切割會(huì)導(dǎo)致Caspase-3酶原產(chǎn)生無(wú)酶活性的降解片段，因此鈣蛋白酶可能可以降低Caspase-3的活性。這些結(jié)果均表明在宰后肉嫩化的復(fù)雜機(jī)制中，鈣蛋白酶和Caspase這2 個(gè)不同的蛋白水解系統(tǒng)之間存在相互作用。

線粒體凋亡途徑對(duì)宰后肌肉嫩化的影響及其作用機(jī)制如圖2所示。

3 Caspase-3對(duì)肉嫩化的作用

在宰后早期，肉嫩度的改善主要是由于肌原纖維蛋白斷裂導(dǎo)致肌原纖維結(jié)構(gòu)完整性的下降。肌原纖維蛋白由多種蛋白組成，其中肌間線蛋白、肌鈣蛋白-T、伴肌動(dòng)蛋白和肌聯(lián)蛋白等關(guān)鍵性骨架蛋白的降解能夠改變肌肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[49]（圖3）。

后續(xù)不斷有研究者發(fā)現(xiàn)在宰后早期，Caspase-3活性與肌原纖維蛋白水解程度和肉嫩度之間存在正相關(guān)性（表1）。Li Xue等[50]的研究發(fā)現(xiàn)，注射Caspase-3抑制劑N-乙酰天冬氨酰-谷氨酰-纈氨酰-天冬氨醛（N-acetyl-Asp-Glu-Val-Asp-aldehyde，AC-DEVD-CHO）的白斑狗魚(yú)背部肉在貯藏過(guò)程中線粒體損傷受到明顯抑制，其中肌間線蛋白、肌鈣蛋白-T、肌聯(lián)蛋白和伴肌動(dòng)蛋白的降解程度顯著低于未注射Caspase-3抑制劑的魚(yú)肉，注射抑制劑組的肌原纖維小片化指數(shù)（myofibrillar fragmentation index，MFI）也顯著偏低。Yang Yayuan等[51]發(fā)現(xiàn)，抑制Caspase-3的活性后，Caspase-8、Caspase-9也明顯受到影響，進(jìn)而表明Caspase-3在整個(gè)線粒體凋亡途徑中發(fā)揮重要作用，是線粒體凋亡途徑中重要的效應(yīng)Caspase。盡管有眾多實(shí)質(zhì)性的證據(jù)證明了Caspase-3的活性與肉宰后肌原纖維蛋白水解之間的關(guān)系，但也有一些相悖的結(jié)論。Underwood等[11]

對(duì)宰后牛胸最長(zhǎng)肌和胸骨下頜肌使用Caspase-3抗體進(jìn)行免疫印跡分析，均未檢測(cè)到Caspase-3的活性形式，這表明Caspase-3的活性與牛胸最長(zhǎng)肌的WBSF無(wú)關(guān)，并且認(rèn)為Caspase-3沒(méi)有明顯參與宰后牛肉中蛋白的水解。同樣，He Jun等[52]的研究發(fā)現(xiàn)，Caspase-3的變化對(duì)鴨肉嫩度沒(méi)有顯著影響，可能在不同物種間，Caspase-3對(duì)宰后肌肉嫩度的影響不同。Zhang Jiaying等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，豬腰大肌和背最長(zhǎng)肌在宰后貯藏過(guò)程中線粒體功能被破壞的程度及各種凋亡因素的變化存在顯著差異，腰大肌具有比背最長(zhǎng)肌更高的Caspase-3活性、更快的線粒體凋亡啟動(dòng)速率，卻含有比背最長(zhǎng)肌更完整的肌間線蛋白和更少降解的肌鈣蛋白-T。表明線粒體細(xì)胞凋亡介導(dǎo)的蛋白水解作用可能存在特異性，其中細(xì)胞凋亡的加速發(fā)生不一定會(huì)導(dǎo)致某種肌肉類(lèi)型宰后蛋白水解作用的增加。因此Caspase-3對(duì)于肉嫩度的影響還有待進(jìn)一步的研究和發(fā)現(xiàn)。

4 宰后處理

宰后肉的嫩度變化速率和程度因物種、年齡、貯藏條件及其他各種因素的不同而有所不同。由于Caspase-3在蛋白質(zhì)水解和嫩化過(guò)程中的關(guān)鍵作用，通過(guò)調(diào)控Caspase-3的活性來(lái)改善肉的食用特性成為了一種有效方法。目前常用的物理方法包括超聲波和冷藏等。Dang等[5]通過(guò)超聲波處理牛肉，增加了ROS的產(chǎn)生量，誘導(dǎo)線粒體功能障礙，進(jìn)而激活Caspase-3活性，增強(qiáng)蛋白水解，以提高肉的嫩度。此外，一些研究表明，宰后快速冷卻對(duì)肉的嫩度有積極作用，Caspase-3的激活隨著宰后貯藏期間肌肉冷卻速率的增加而延遲[59]。另外，添加一些特定的化學(xué)物質(zhì)也是提高肉嫩度的重要方式。王琳琳等[60]以茶多酚處理的牦牛背最長(zhǎng)肌為研究對(duì)象，探究茶多酚對(duì)宰后肌肉成熟過(guò)程中細(xì)胞凋亡的影響，發(fā)現(xiàn)茶多酚通過(guò)保護(hù)線粒體結(jié)構(gòu)和功能，抑制線粒體Cyt-c的釋放及Caspase-3的激活，從而抑制線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終阻礙了肌肉嫩化過(guò)程。Wang Tongting等[61]研究表明，槲皮素可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，激活Caspase-3并促進(jìn)肌原纖維蛋白水解，從而改善肉的嫩度。肉類(lèi)嫩化調(diào)控技術(shù)的發(fā)展可更加注重精準(zhǔn)調(diào)控Caspase-3活性的方法、新型物理處理技術(shù)和生物化學(xué)調(diào)控手段協(xié)同作用，進(jìn)一步提高肉的品質(zhì)。

5 結(jié) 語(yǔ)

宰后肉的成熟和嫩化是一個(gè)復(fù)雜的生化過(guò)程，受到許多相互作用的酶系統(tǒng)影響。在Caspase系統(tǒng)中，Caspase-3起著至關(guān)重要的作用。宰后肉的貯藏過(guò)程中，由于細(xì)胞內(nèi)環(huán)境因素和凋亡因子表達(dá)水平的變化，Caspase-3被激活。這種激活主要通過(guò)線粒體凋亡途徑實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致一系列關(guān)鍵肌原纖維蛋白的降解，從而在肌肉向肉類(lèi)轉(zhuǎn)化的初始階段顯著影響肉的嫩化過(guò)程。

理解不同物種和條件下的肌肉生化反應(yīng)和Caspase-3在宰后肉嫩化過(guò)程中的作用機(jī)制，對(duì)于改善肉類(lèi)品質(zhì)具有重要意義。通過(guò)調(diào)控Caspase-3的活性，可以在一定程度上控制肉的嫩化速率和程度，有助于開(kāi)發(fā)更具針對(duì)性的嫩化策略，推動(dòng)肉類(lèi)加工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品優(yōu)化。從而提高肉類(lèi)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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收稿日期：2024-07-02

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32372397）

第一作者簡(jiǎn)介：吳佳琪（2001—）（ORCID： 0009-0007-9536-5369），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品貯藏保鮮。E-mail： wujiaq7@163.com

*通信作者簡(jiǎn)介：羅永康（1964—）（ORCID： 0000-0002-5679-4933），男，教授，博士，研究方向?yàn)樗a(chǎn)品加工及貯藏。E-mail： luoyongkang@cau.edu.cn